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一、实验目的
通过调节小车两端拉力的大小、方向与作用对象,找出二力平衡的四个条件:
大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上。
二、实验原理
- 小车两端用细线跨过两端等高的定滑轮挂砝码,水平拉线给出拉力 F₁、F₂,方向相反。
- 平衡:小车保持静止 ↔ F₁、F₂ 满足 F₁ = F₂、反向、共线 且 作用于同一物体。
- 若 F₁ ≠ F₂(大小不等)、不共线(扭转)或 不作用在同一物体(剪纸片),则不平衡。
二力平衡条件:大小相等(F₁=F₂)、方向相反、作用在同一直线、作用在同一物体
三、实验器材
两端带等高定滑轮的桌面、小车、细线、砝码(每个 50 g,重力约 0.5 N,取 g = 10 N/kg);
本互动课件(左/右调力、扭转小车、同体/异体切换、释放观察)。
四、实验步骤
- 两端挂等量砝码(F₁=F₂)、拉线水平(等高滑轮)、小车正放不扭转 → 小车静止。
- 将一端加/减砝码使 F₁≠F₂ → 小车向大力一侧运动。
- 保持 F₁=F₂,把小车扭转一个小角度(两力不共线)→ 松手后小车转动回正再平衡。
- 保持 F₁=F₂、共线,点"切换同体/异体"把小车剪开为左右两半 → 两块各自被一拉力拉开。
- 总结:二力平衡必须 等大、反向、共线、同体,缺一不可。
五、互动模拟(调力 · 扭转 · 同/异体切换 · 释放)
左拉力 F₁ = 1.0 N
右拉力 F₂ = 1.0 N
是否共线:是
同/异体:同体
状态:平衡(静止)
提示:两端各挂 1.0 N、滑轮等高、拉线水平、车正放 → F₁=F₂ 方向相反作用在同一物体上且共线 → 平衡。改动任一项都会破坏平衡。
测量记录
六、探究结论
作用在同一物体上的两个力,若大小相等、方向相反、且作用在同一直线上,则二力平衡,物体保持静止或匀速直线运动;
只要其中任一条件不满足(F₁≠F₂ / 不共线 / 不同体),物体就会运动或转动——不平衡。
七、注意事项
- "同体"指两力作用在同一个物体上。两个弹簧测力计互拉是"相互作用力",分别作用在两个测力计上——不是平衡力。
- 把小车剪成两半(异体)再等大反向拉,两半各自受到一个方向的拉力,仍然不平衡。
- 扭转小车后松手,会转动回正后再平衡,说明"共线"不可少。
- 砝码重力取 g=10 N/kg,每个 50 g 砝码约 0.5 N。